数字钟课程设计心得（Word最新版）

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1、数字钟课程设计心得一、设计目的 数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的精确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的运用寿命，因此得到了广泛的运用。 数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。 因此，我们此次设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟.而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及好用方法.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它可以进一步学习与驾驭各种组合逻辑电路与时序电路的原理与运用方法. 二、设计要求 （1）设计指标 时间以12小时为一个周期； 显示时、分

2、、秒； 具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间； 计时过程具有报时功能，当时间到达整点前10秒进行蜂鸣报时； 为了保证计时的稳定及精确须由晶体振荡器供应表针时间基准信号。 （2）设计要求 画出电路原理图（或仿真电路图）； 元器件及参数选择； 电路仿真与调试； pcb文件生成与打印输出。 （3）制作要求自行装配和调试，并能发觉问题和解决问题。 （4）编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 三、原理框图 1数字钟的构成 数字钟事实上是一个对标准频率（1hz）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不行能与标准时间（如北京时间）一样，故须要在电路上

3、加一个校时电路，同时标准的1hz时间信号必需做到精确稳定。通常运用石英晶体振荡器电路构成数字钟。 （a）数字钟组成框图 2晶体振荡器电路 晶体振荡器电路给数字钟供应一个频率稳定精确的32768hz的方波信号，可保证数字钟的走时精确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都运用了晶体振荡器电路。一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类，一类是用ttl门电路构成；另一类是通过cmos非门构成的电路，本次设计采纳了后一种。如图（b）所示，由cmos非门u1与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，u2实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较志向的方波。输出反馈电阻r1为非门供

4、应偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容c1、c2与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的限制功能，同时供应了一个180度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及精确性，从而保证了输出频率的稳定和精确。 一、设计目的 数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的精确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的运用寿命，因此得到了广泛的运用。 数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。 因此，我们此次设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数

5、字钟.而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及好用方法.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它可以进一步学习与驾驭各种组合逻辑电路与时序电路的原理与运用方法. 二、设计要求 （1）设计指标 时间以12小时为一个周期； 显示时、分、秒； 具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间； 计时过程具有报时功能，当时间到达整点前10秒进行蜂鸣报时； 为了保证计时的稳定及精确须由晶体振荡器供应表针时间基准信号。 （2）设计要求 画出电路原理图（或仿真电路图）； 元器件及参数选择； 电路仿真与调试； pcb文件生成与打印输出。 （3）制作要求自行

6、装配和调试，并能发觉问题和解决问题。 （4）编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 三、原理框图 1数字钟的构成 数字钟事实上是一个对标准频率（1hz）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不行能与标准时间（如北京时间）一样，故须要在电路上加一个校时电路，同时标准的1hz时间信号必需做到精确稳定。通常运用石英晶体振荡器电路构成数字钟。 （a）数字钟组成框图 2晶体振荡器电路 晶体振荡器电路给数字钟供应一个频率稳定精确的32768hz的方波信号，可保证数字钟的走时精确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都运用了晶体振荡器电路。一般输出为方波的数字式晶体振

7、荡器电路通常有两类，一类是用ttl门电路构成；另一类是通过cmos非门构成的电路，本次设计采纳了后一种。如图（b）所示，由cmos非门u1与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，u2实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较志向的方波。输出反馈电阻r1为非门供应偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容c1、c2与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的限制功能，同时供应了一个180度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及精确性，从而保证了输出频率的稳定和精确。 （f）带有消抖电路的校正电路 6整点报时电

8、路 电路应在整点前10秒钟内起先整点报时，即当时间在59分50秒到59分59秒期间时，报时电路报时限制信号。 当时间在59分50秒到59分59秒期间时，分十位、分个位和秒十位均保持不变，分别为5、9和5，因此可将分计数器十位的qc和qa、个位的qd和qa及秒计数器十位的qc和qa相与，从而产生报时限制信号。 报时电路可选74hc30来构成。74hc30为8输入与非门。 四、元器件 1四连面包板1块（编号a45） 2镊子1把 3剪刀1把 4共阴八段数码管6个 5网络线2米/人 6cd4511集成块6块 7cd4060集成块1块 874hc390集成块3块 974hc51集成块1块 1074hc0

9、0集成块4块 1174hc30集成块1块 1210m电阻5个 13500电阻14个 1430p电容2个 1532.768k时钟晶体1个 16蜂鸣器10个（每班） 1）芯片连接图 1)74hc00d2)cd4511 3)74hc390d4)74hc51d 2面包板的介绍 面包板一块总共由五部分组成，一竖四横，面包板本身就是一种免焊电板。 面包板的样式是： 面包板的留意事项： 1面包板旁一般附有香蕉插座，用来输入电压、信号及接地。 2上图中连着的黑线表示插孔是相通的。 3拉线时，尽量将线紧贴面包板，把线成直角，避开交叉，也不要跨越元件。 4面包板运用久后，有时插孔间连接铜线会发生脱落现象，此时要将

10、此排插孔做记号。并不再运用。 五、各功能块电路图 数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，可以由很多中小规模集成电路组成，所以可以分成很多独立的电路。 （一）六进制电路 由74hc390、7400、数码管与4511组成，电路如图一。 （二）十进制电路 由74hc390、7400、数码管与4511组成，电路如图二。 （三）六十进制电路 由两个数码管、两4511、一个74hc390与一个7400芯片组成，电路如图三。 （四）双六十进制电路 由2个六十进制连接而成，把分个位的输入信号与秒十位的qc相连，使其产生进位，电路图如图四。 （五）时间计数电路 由1个十二进制电路、2个六十进制电路组成，因上面已

11、有一个双六十电路，只要把它与十二进制电路相连即可，具体电路见图五。 （六）校正电路 由74ch51d、74hc00d与电阻组成，校正电路有分校正和时校正两部分，电路如图六。 （七）晶体振荡电路 由晶体与2个30pf电容、1个4060、一个10兆的电阻组成，芯片3脚输出2hz的方波信号，电路如图七。 （八）整点报时电路 由74hc30d和蜂鸣器组成，当时间在59:50到59:59时，蜂鸣报时，电路如图八。 六、总接线元件布局简图 整个数字钟由时间计数电路、晶体振荡电路、校正电路、整点报时电路组成。 其中以校正电路代替时间计数电路中的时、分、秒之间的进位，当校时电路处于正常输入信号时，时间计数电路

12、正常计时，但当分校正时，其不会产生向时进位，而分与时的校位是分开的，而校正电路也是一个独立的电路。 电路的信号输入由晶振电路产生，并输入各电路。 简图如图九。 七、芯片连接总图 因仿真与实际元件上的差异，所以在原有的简图的基础上，又按实际布局画了这张按实际芯片布局的接线图，如图十。 八、总结 1试验过程中遇到的问题及解决方法 面包板测试 测试面包板各触点是否接通。 七段显示器与七段译码器的测量 把显示器与cd4511相连，第一次接时，数码管完全没有显示数字，检查后发觉是数码管未接地而造成的，接地后发觉还是无法正确显示数字，用万用表检测后，发觉是因芯片引脚有些接触不良而造成的，所以确认芯片是否接

13、触良好是特别重要的一件事。 时间计数电路的连接与测试 六进制、十进制都没有什么大的问题，只是芯片引脚的老问题，只要重新插过芯片就可以解决了。但在六十进制时，按图接线后发觉，显示器上的数字总是100进制的，而不是六十进制，检测后发觉无论是线路的连通还是芯片的接触都没有问题。最终，在重对连线时发觉是线路接错引脚造成的，改过之后，显示就正常了。 校正电路 因上面程因引脚接错而造成错误，所以校正电路是完全根据仿真图所连的，在测试时，起先进行时校时时，没有出现问题，但当进行到分校时时，发觉计数电路的秒电路起先乱跳出错。因此，电路肯定是有地方出错了，在反复比照后，发觉是因为在接入校正电路时忘了把秒十位和分

14、个位之间的连线拿掉而造成的，因此，在接线时肯定要留意把不要的多余的线拿掉。 2设计体会 通过这次对数字钟的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于数字钟的原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真胜利之后才实际接线的。但是最终的成品却不肯定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法胜利的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够胜利。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。 通过这次学习，让我对各种电路都有了也许的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应当自己动手实际操作才会有深刻理解。 3对设计的建议 我盼望老师在我们动手制作之前应先告知我们一些关于所做电路的资料、原理，以及如何检测电路的方法，还有关于检测芯片的方法。这样会有助于我们进一步的进入状况，完成设计.机械课程设计心得体会责任第10页 共10页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 1